多数据源三维数据融合算法

技术领域

本发明涉及煤堆建模技术领域，具体为多数据源三维数据融合算法。

背景技术

煤堆现场大部分是可见光可见场景，偶尔因为烟尘，烟雾现场可见光不可见，这种场景下使用毫米波雷达完成煤堆的三维重建。多源是把可见光点云和毫米波点云融合，这样不管是否有烟尘还是无烟尘场景下都可以完成三维点云数据。

煤堆上的粉尘如果不加处理会弥散在空中造成污染，现在出现了一种泡沫抑尘的方法来消除煤堆上的粉尘，泡沫抑尘能够无空隙地覆盖尘源，从根本上阻止粉尘向外扩散，液体形成泡沫后，总体积和表密度大幅度增大，增加了与粉尘的碰撞效率，泡沫的液膜中含有特制的发泡剂，能大幅度降低水的表面张力，迅速增加粉尘被湿润的速度。泡沫具有很好的粘性，粉尘和泡沫接触后会迅速被泡沫粘附，抑尘效果明显，比传统除尘方法有绝对优势。但是现有的喷淋方式多为统一喷淋，无法根据煤堆的体积来决定泡沫喷淋量的多少，而煤堆体积越大，其顶部的粉尘一般也会越多，同时如果有大体积的煤炭，其顶部也不易产生粉尘，如果采用统一喷淋的方式，泡沫容易过量堆积造成煤堆受潮。

因此，设计喷淋精确的多数据源三维数据融合算法是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供多数据源三维数据融合算法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：多数据源三维数据融合算法，该算法采用的系统包括堆放觉察模块、煤炭夹杂估算模块和泡沫喷淋调节模块，所述堆放觉察模块用于监测煤堆的堆放体积状态，所述煤炭夹杂估算模块用于监测分析煤堆内煤炭夹杂密度，所述泡沫喷淋调节模块用于调节泡沫喷淋头喷淋泡沫发泡剂时的左右平移移动速度，所述堆放觉察模块与煤炭夹杂估算模块电连接，所述煤炭夹杂估算模块与泡沫喷淋调节模块电连接。

根据上述技术方案，所述堆放觉察模块包括数据监测模块和毫米波雷达检测模块，所述数据监测模块用于在泡沫喷淋头在行车的驱动下往复横移前监测即将喷淋片区煤堆的分布量数据，所述毫米波雷达检测模块用于在泡沫喷淋头移动过程中向泡沫喷淋头下方煤堆发射多源毫米波点云融合三维重建数据；

煤炭夹杂估算模块包括体积轮廓拟合模块、形状分析模块和密度计算模块，所述体积轮廓拟合模块与毫米波雷达检测模块电连接，所述体积轮廓拟合模块用于当前感知当前毫米波雷达检测模块扫描后的体积信号，所述形状分析模块与体积轮廓拟合模块电连接，所述形状分析模块根据体积信号当前计算当前扫描地块煤堆的形状轮廓特征，所述密度计算模块与形状分析模块电连接，所述密度计算模块用于得出泡沫喷淋头当前移动下方地块煤堆被煤炭夹杂密度；

所述泡沫喷淋调节模块包括极值限制模块和平移快慢改变模块，所述极值限制模块与数据监测模块电连接，所述极值限制模块用于调节泡沫喷淋头移动速度的最高值和最低值，所述平移快慢改变模块用于根据当前移动下方地块的煤堆被煤炭夹杂密度调节泡沫喷淋头的移动速度。

根据上述技术方案，包括以下步骤：

步骤S1：车间内工人对煤堆现场内的静置堆放的煤堆高度开始粗略查看，并将查看高度数据和对应煤堆不同堆放空间比例的泡沫发泡剂喷淋密度区间监测，混合对当前煤堆开始粉尘粘附工作；

步骤S2：电脑驱动泡沫喷淋头在行车的驱动下往复横移，泡沫喷淋头达到喷淋高度后，开始调节喷头以恒值喷淋速度对煤堆开始喷淋泡沫发泡剂；

步骤S3：泡沫喷淋头混合喷淋泡沫发泡剂时，毫米波雷达检测模块在泡沫喷淋头上对下方即将喷淋的煤堆开始扫描；

步骤S4：监测信号通过电信号传输至煤炭夹杂估算模块，对监测信号整理分析，得出泡沫喷淋头下方片区煤堆被煤炭夹杂密度；

步骤S5：泡沫喷淋调节模块得到煤炭分布数据，并按规定调节泡沫喷淋头的移动速度，使泡沫喷淋头在被煤炭夹杂严重的煤堆顶部移动过程中，移动速度较高，且因喷淋泡沫发泡剂喷射流量恒定，达到对被煤炭夹杂严重的煤堆喷淋泡沫发泡剂时喷淋密度变低，反之变高的作用。

根据上述技术方案，所述步骤S3具体包括以下步骤：

步骤S31：毫米波雷达检测模块以泡沫喷淋头所在位置为中心向下方发射多源毫米波，点云融合得到三维重建数据；

步骤S32：每一组毫米波点云融合三维重建数据随距离增加数据值降低值升高，当毫米波点云融合三维重建数据投射至煤堆或地面时，数据得到反馈，使泡沫喷淋头得到部分毫米波进而得到检测结果。

根据上述技术方案，所述步骤S4具体包括以下步骤：

步骤S41：体积轮廓拟合模块捕捉反射的毫米波；

步骤S42：捕捉到反射的每一组毫米波被体积轮廓拟合模块内置的光感放大器将数据放大后转换为数字电信号；

步骤S43：形状分析模块得到体积轮廓拟合模块接收到的每一组数据转换为反馈信号强度；

步骤S44：通过公式当前计算得到并转换的电信号平均值，反馈得到当前毫米波强度；

步骤S45：根据当前煤堆的高度和监测得到的扫描信号值得出当前所要喷淋的煤堆被煤炭夹杂密度。

根据上述技术方案，所述步骤S44中，毫米波强度的计算公式为：

其中，A为毫米波雷达检测模块扫描后毫米波雷达检测模块感知的毫米波强度、w

根据上述技术方案，所述步骤S45具体包括以下步骤：

步骤S451：密度计算模块得到数据监测模块监测的当前煤堆信息，得到煤堆平均堆放高度h

步骤S452：通过毫米波强度A与融合距离值的正比关系换算得到当前毫米波雷达检测模块扫描至目标物体的当前距离p，而泡沫喷淋头喷淋时移动高度H为定值，进而通过公式：h

步骤S453：当前检测下放煤堆的高度h

步骤S454：当h

根据上述技术方案，所述步骤S5具体包括以下步骤：

步骤S51：极值限制模块得到数据监测模块监测的当前煤堆所处堆放空间比例的泡沫发泡剂喷淋密度区间所对应的移动速度区间[u

步骤S52：平移快慢改变模块通过减法运算得到区间变化量Δu，接收到煤炭夹杂估算模块分析得到煤炭夹杂分布量即检测下放煤堆的高度h

步骤S53：泡沫喷淋调节模块调节泡沫喷淋头以移动速度S对下方煤堆喷淋泡沫发泡剂。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，通过毫米波雷达对煤堆进行三维重建，可以精确反映当前煤堆的堆放高度，根据高度调整泡沫的喷洒密度，并且能够根据煤堆中夹杂的煤炭分布密度的多少来决定当前需要喷洒多少泡沫，使得泡沫的喷洒量更为精确，避免造成泡沫过量堆积造成煤堆受潮的现象。

附图说明

附图用来提供对本发明的具体理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体模块结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案开始清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术工人在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供技术方案：多数据源三维数据融合算法，该算法采用的系统包括堆放觉察模块、煤炭夹杂估算模块和泡沫喷淋调节模块，堆放觉察模块用于监测煤堆的堆放体积状态，煤炭夹杂估算模块用于监测分析煤堆内煤炭夹杂密度，泡沫喷淋调节模块用于调节泡沫喷淋头喷淋泡沫发泡剂时的左右平移移动速度，堆放觉察模块与煤炭夹杂估算模块电连接，煤炭夹杂估算模块与泡沫喷淋调节模块电连接；

堆放觉察模块包括数据监测模块和毫米波雷达检测模块，数据监测模块用于在泡沫喷淋头在行车的驱动下往复横移前监测即将喷淋片区煤堆的分布量数据，毫米波雷达检测模块用于在泡沫喷淋头移动过程中向泡沫喷淋头下方煤堆发射多源毫米波点云融合三维重建数据；

煤炭夹杂估算模块包括体积轮廓拟合模块、形状分析模块和密度计算模块，体积轮廓拟合模块与毫米波雷达检测模块电连接，体积轮廓拟合模块用于当前感知当前毫米波雷达检测模块扫描后的体积信号，形状分析模块与体积轮廓拟合模块电连接，形状分析模块根据体积信号当前计算当前扫描地块煤堆的形状轮廓特征，密度计算模块与形状分析模块电连接，密度计算模块用于得出泡沫喷淋头当前移动下方地块煤堆被煤炭夹杂密度；

泡沫喷淋调节模块包括极值限制模块和平移快慢改变模块，极值限制模块与数据监测模块电连接，极值限制模块用于调节泡沫喷淋头移动速度的最高值和最低值，平移快慢改变模块用于根据当前移动下方地块的煤堆被煤炭夹杂密度调节泡沫喷淋头的移动速度；

包括以下步骤：

步骤S1：车间内工人对煤堆现场内的静置堆放的煤堆高度开始粗略查看，并将查看高度数据和对应煤堆不同堆放空间比例的泡沫发泡剂喷淋密度区间监测，混合对当前煤堆开始粉尘粘附工作；

步骤S2：电脑驱动泡沫喷淋头在行车的驱动下往复横移，泡沫喷淋头达到喷淋高度后，开始调节喷头以恒值喷淋速度对煤堆开始喷淋泡沫发泡剂；

步骤S3：泡沫喷淋头混合喷淋泡沫发泡剂时，毫米波雷达检测模块在泡沫喷淋头上对下方即将喷淋的煤堆开始扫描；

步骤S4：监测信号通过电信号传输至煤炭夹杂估算模块，对监测信号整理分析，得出泡沫喷淋头下方片区煤堆被煤炭夹杂密度；

步骤S5：泡沫喷淋调节模块得到煤炭分布数据，并按规定调节泡沫喷淋头的移动速度，使泡沫喷淋头在被煤炭夹杂严重的煤堆顶部移动过程中，移动速度较高，且因喷淋泡沫发泡剂喷射流量恒定，达到对被煤炭夹杂严重的煤堆喷淋泡沫发泡剂时喷淋密度变低，反之变高的作用；

步骤S3具体包括以下步骤：

步骤S31：毫米波雷达检测模块以泡沫喷淋头所在位置为中心向下方发射多源毫米波，点云融合得到三维重建数据；

步骤S32：每一组毫米波点云融合三维重建数据随距离增加数据值降低值升高，当毫米波点云融合三维重建数据投射至煤堆或地面时，数据得到反馈，使泡沫喷淋头得到部分毫米波进而得到检测结果；

步骤S4具体包括以下步骤：

步骤S41：体积轮廓拟合模块捕捉反射的毫米波；

步骤S42：捕捉到反射的每一组毫米波被体积轮廓拟合模块内置的光感放大器将数据放大后转换为数字电信号；

步骤S43：形状分析模块得到体积轮廓拟合模块接收到的每一组数据转换为反馈信号强度；

步骤S44：通过公式当前计算得到并转换的电信号平均值，反馈得到当前毫米波强度；

步骤S45：根据当前煤堆的高度和监测得到的扫描信号值得出当前所要喷淋的煤堆被煤炭夹杂密度；

步骤S44中，毫米波强度的计算公式为：

其中，A为毫米波雷达检测模块扫描后毫米波雷达检测模块感知的毫米波强度、w

步骤S45具体包括以下步骤：

步骤S451：密度计算模块得到数据监测模块监测的当前煤堆信息，得到煤堆平均堆放高度h

步骤S452：通过毫米波强度A与融合距离值的正比关系换算得到当前毫米波雷达检测模块扫描至目标物体的当前距离p，而泡沫喷淋头喷淋时移动高度H为定值，进而通过公式：h

步骤S453：当前检测下放煤堆的高度h

步骤S454：当h

步骤S5具体包括以下步骤：

步骤S51：极值限制模块得到数据监测模块监测的当前煤堆所处堆放空间比例的泡沫发泡剂喷淋密度区间所对应的移动速度区间[u

步骤S52：平移快慢改变模块通过减法运算得到区间变化量Δu，接收到煤炭夹杂估算模块分析得到煤炭夹杂分布量即检测下放煤堆的高度h

计算得到当前煤炭夹杂分布量下，泡沫喷淋头所需要的移动速度值S；

步骤S53：泡沫喷淋调节模块调节泡沫喷淋头以移动速度S对下方煤堆喷淋泡沫发泡剂。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明开始了详细的说明，对于本领域的技术工人来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案开始修改，或者对其中部分技术特征开始等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。